Molaarinen lämpökapasiteetti

posted in: Articles | 0

Molaarinen lämpökapasiteetti monoatomic gasesEdit

näytteen lämpötilan ainetta, joka kuvastaa keskimääräinen kineettinen energia sen muodostavien hiukkasten (atomit tai molekyylit) suhteessa sen yläruumista. Kvanttimekaniikka ennustaa, että huoneenlämmössä ja tavalliset paineet, eristetty atomi kaasu voi tallentaa minkä tahansa merkittävän määrän energiaa paitsi muodossa kineettinen energia., Siksi, kun tietty määrä N atomien yksiatomista kaasua saa syöttää ΔQ lämpöenergiaa, astiaan, jossa on kiinteä tilavuus, kineettinen energia kunkin atomin kasvaa ΔQ/N, riippumatta atomin massa. Tämä oletus on ideaalikaasuteorian perusta.

Toisin sanoen, että teoria ennustaa, että molaarinen lämpökapasiteetti klo vakiotilavuudessa cV,m kaikki monoatomic kaasujen tulee olla sama; erityisesti,

cV,m = 3/2R

missä R on ihanteellinen kaasun vakiona, noin 8.31446 J⋅K−1⋅mol−1 (joka on tuote Boltzmannin vakio kB ja Avogadron numero)., Ja, todellakin, kokeelliset arvot cV,m jalokaasut helium, neon, argon, krypton ja ksenon (1 atm ja 25 °C) ovat kaikki 12.5 J⋅K−1⋅mol−1, joka on 3/2R; vaikka heidän atomic painot vaihtelevat 4 131.

sama teoria ennustaa, että molaarinen lämpökapasiteetti on monatomic kaasua jatkuva paine on

cP,m = cV m + R = 5/2R

näin Ollen, ominaislämpö (per yksikkö massa, ei per mooli) ja yksiatomista kaasua on kääntäen verrannollinen sen (adimensional) atomipaino A., Että on, noin,

cV = (12470 J⋅K−1⋅kg−1)/cP = (20786 J⋅K−1⋅kg−1)/A

Molaarinen lämpökapasiteetti polyatomic gasesEdit

Tärinää atomien molekyylin kuluttaa lämpö-energiaa, joka muuten olisi edistää molekyylin liike-energiaa.

Astetta freedomEdit

polyatomic molekyyli (joka koostuu kahdesta tai useammasta atomia sidottu yhteen) voi tallentaa lämpöä, energiaa muilla tavoilla, paitsi sen liike-energia., Näitä muotoja ovat molekyylin pyöriminen ja atomien värähtely suhteessa sen massakeskipisteeseen.

nämä ylimääräiset vapausasteet edistävät aineen moolilämpökapasiteettia. Nimittäin, kun lämpöenergiaa ruiskutetaan kaasun kanssa polyatomic molekyylejä, vain osa siitä menee lisää niiden liike-energia, ja siten lämpötila; loput menee noihin muihin vapausasteita. Niinpä, jotta saavuttaa saman lämpötilan nousu, enemmän lämpöä energiaa on annettava mol-ainetta kuin a-mol ja yksiatomista kaasua., Aineet, joilla on suuri atomimäärä molekyyliä kohti, kuten oktaani, voivat siksi olla hyvin suuri lämpökapasiteetti moolia kohti, ja kuitenkin suhteellisen pieni ominaislämpö (yksikkömassaa kohti).

Jos molekyyli voi olla täysin kuvattu käyttäen klassinen mekaniikka, sitten lause, equipartition energia voitaisiin käyttää ennustamaan, että kunkin vapausasteen keskimääräinen energia määrä on 1/2kT, missä k on Boltzmannin vakio ja T on lämpötila. Jos vapausasteiden määrä on f, niin jokaisella molekyylillä olisi keskimäärin kokonaisenergia 1/2fkt., Sitten molaarinen lämpökapasiteetti (vakio määrä) olisi

cV,m = 1/2fR

missä R on ihanteellinen kaasuvakio. Mukaan Mayer on suhteessa, molaarinen lämpökapasiteetti vakiopaineessa olisi

cP,m = cV m + R = 1/2fR + R = 1/2(f + 2)R

Näin ollen, jokainen ylimääräinen aste vapaus edistää 1/2R, jotta molaarinen lämpökapasiteetti kaasun (sekä cV,m ja cP,m).

Rotaatio modes of diatomic moleculeEdit

esimerkiksi, molaarinen lämpökapasiteetti typpi N
2 kiintein tilavuus on 20.6 J⋅K−1⋅mol−1 (15 °C, 1 atm), joka on 2.49 R., Teoreettisesta yhtälöstä cV, m = 1 / 2FR, päätellään, että jokaisella molekyylillä on F = 5 vapausastetta. Nämä osoittautua kolme astetta molekyylin nopeuden vektori, plus kaksi astetta sen pyörimään akselin keskipisteen kautta massa ja kohtisuorassa kaksi atomia. Vapausasteita, koska käännökset ja kierrosta kutsutaan jäykkä vapausasteita, sillä ne eivät aiheuta muodonmuutoksia molekyylin.

Koska ne kaksi ylimääräistä vapausasteita, molaarinen lämpökapasiteetti cV,m N
2 (20.,6 J⋅K−1⋅mol−1) on suurempi kuin sellaisen hypoteettisen monoatomic kaasu (12.5 J⋅K−1⋅mol−1) tekijällä 5/3.

Jäädytetty ja aktiivinen astetta freedomEdit

Mukaan klassinen mekaniikka, kaksiatomisen molekyylin, kuten typen pitäisi olla enemmän astetta sisäisen vapauden, joka vastaa värähtelyn kaksi atomia, että venyttää ja puristaa side niiden välillä.,

termodynaamisia tarkoituksiin, kumpaankin suuntaan, jonka atomi voi itsenäisesti värinä suhteessa muuhun molekyylin esittelee kaksi vapausastetta: yksi liittyy potentiaalienergia vääristävät joukkovelkakirjoja, ja yksi kineettinen energia atomin liikettä. Vuonna kaksiatomisen molekyylin, kuten N
2, on vain yksi suunta tärinää, ja liikkeet kaksi atomia on päinvastainen, mutta yhtä, niin on olemassa vain kaksi astetta värähtelyjen vapautta. Se nostaisi f: n 7: ään ja cV: n m: n 3,5 R: ään.,

syy siihen, miksi nämä värähtelyt eivät ime odotettua lämpöenergian osuutta, saadaan kvanttimekaniikasta. Tämän teorian mukaan kussakin vapauden asteessa varastoituneen energian tulee kasvaa tai laskea vain tietyissä määrissä (quanta). Näin ollen, jos lämpötila T järjestelmä ei ole tarpeeksi korkea, keskimääräinen energia, joka olisi käytettävissä joitakin teoreettisia vapausasteet (kT/f) voi olla pienempi kuin vastaava pienin kvantti. Jos lämpötila on riittävän alhainen, se voi koskea käytännössä kaikkia molekyylejä., Sitten sanotaan, että ne vapausasteet ovat ”jäätyneet”. Molaarinen lämpökapasiteetti kaasu on sitten määrittää vain ”aktiivinen” degrees of freedom — että useimmat molekyylit, voi saada tarpeeksi energiaa voittaa, että quantum kynnys.

Vakio-tilavuus ominaislämpö kapasiteetti kaksiatomisen kaasun (idealisoitu)., Kun lämpötila nousee, lämpö kapasiteetti menee 3/2R (käännös osuus vain), 5/2R (käännös plus kierto), lopuksi enintään 7/2R (käännös + kierto + tärinä)

jokaisen vapaus, on arvioitu kriittinen lämpötila, jossa se ”sulaa” (”sulattaa”) ja aktivoituu, näin on mahdollisuus pitää lämmön energiaa. Kolme translaation vapausastetta molekyylejä kaasu, tämä kriittinen lämpötila on erittäin pieni, joten heillä voidaan olettaa olevan aina aktiivista., Sillä rotaatio vapausasteita, sulatus lämpötila on yleensä muutaman kymmenen kelviniä (vaikka erittäin kevyt molekyyli, kuten vety rotaatio energia-tasot on sijoitettu niin laajalti, että pyörivän lämpöä kapasiteetti ei ehkä täysin ”vapauttaa”, kunnes huomattavasti korkeampi lämpötila on saavutettu). Diatomisten molekyylien värähtelytavat alkavat yleensä aktivoitua vain reilusti huoneenlämmössä.

tapauksessa typpeä, rotaatio vapausasteet ovat täysin aktiivinen jo -173 °C (100 K, vain 23 K yli kiehumispisteen)., Toisaalta, tärinä tilaa vain alkaa tulla aktiivisia noin 350 K (77 °C), Vastaavasti, molaarinen lämpökapasiteetti cP,m on lähes vakiona 29.1 J⋅K−1⋅mol−1 100 K-noin 300 °C. siitä, että lämpötilan, se alkaa kasvaa nopeasti, sitten se hidastuu jälleen. Se on 35.5 J⋅K−1⋅mol−1 1500 °C, 36.9 2500 °C, ja 37,5 3500 °C. viimeinen arvo vastaa lähes täsmälleen ennustettu arvo f = 7.

Vakio-tilavuus ominaislämpö kapasiteetti kaksiatomisen kaasut (todellinen kaasut) välillä noin 200 K ja K. 2000, Tämä lämpötila-alue ei ole tarpeeksi suuri sisällyttämään kumpaakin kvanttitransitiota kaikkiin kaasuihin. Sen sijaan, 200 K, kaikki mutta vety on täysin rotationally innoissaan, joten kaikki on vähintään 5/2R lämpökapasiteetti. (Vety on jo alla 5/2, mutta se vaatii kryogeeniset edellytykset jopa H2 laskevan 3/2R). Lisäksi vain raskaammat kaasut saavuttavat täysin 7/2R: n korkeimmassa lämpötilassa näiden molekyylien suhteellisen pienen värähtelyenergiavälin vuoksi., HCl: n ja H2 alkaa tehdä siirtyminen yli 500 K, mutta ei ole saavuttanut sen 1000 K, koska niiden värähtelevän energian taso väli on liian leveä, jotta täysin osallistua lämpökapasiteetti, jopa tässä lämpötilassa.,

seuraavassa on taulukko joitakin vakio-paine molaarinen lämpö-kapasiteetti cP,m eri kaksiatomisen kaasut vakiolämpötilassa (25 °C = 298 K), 500 °C, ja 5000 °C, ja näennäinen vapausasteiden lukumäärä f* arvioitu kaavalla f* = 2cP,m/R − 2:

(*) 59 C (kiehuva)

quantum harmonisen oskillaattorin approksimaatio tarkoittaa, että väli energian tasoilla ja värähtelyjen liikennemuotojen on kääntäen verrannollinen neliöjuuri vähentää massa atomien säveltäminen kaksiatomisen molekyylin., Tämä seikka selittää, miksi raskaampien molekyylien, kuten Br
2, värähtelytavat ovat aktiivisia alemmissa lämpötiloissa. Molaarinen lämpökapasiteetti Br
2 huoneen lämpötila on yhdenmukainen f = 7 astetta vapauden, maksimi kaksiatomisen molekyylin. Riittävän korkeissa lämpötiloissa kaikki diatomiset kaasut lähestyvät tätä arvoa.,

Rotaatio liikennemuotojen yhden atomsEdit

kvanttimekaniikka selittää myös, miksi erityistä lämpöä monoatomic kaasut on hyvin ennusti ihanteellinen kaasun teoriaa olettaen, että jokainen molekyyli on kohta massa, joka on vain f = 3 translaation vapausastetta.

Mukaan klassinen mekaniikka, koska atomit ovat ei-nolla, ne pitäisi myös olla kolme rotaatio vapausasteet, f = 6 yhteensä. Samoin kaksiatomisen typen molekyylin pitäisi olla ylimääräinen kierto tilassa, eli noin rivillä kaksi atomeista, ja siten f = 6 liian., Klassisen näkemyksen mukaan jokaisen näistä tiloista tulisi säilyttää yhtä suuri osuus lämpöenergiasta.

Kuitenkin, mukaan kvanttimekaniikka, energia-ero sallittu (quantized) kierto jäsenvaltioiden on kääntäen verrannollinen hitausmomentti siitä vastaavan akselin kierto. Koska hitausmomentti yksi atomi on tavattoman pieni, aktivointi lämpötila rotaatio tilat on erittäin korkea., Sama koskee hitausmomentti on kaksiatomisen molekyylin (tai lineaarinen polyatomic yksi) noin internuclear akselinsa ympäri, joka on, miksi se tila kierto ei ole käytössä yleisesti.

toisaalta, elektronit ja ytimet voi olla innoissaan valtioissa ja muutamissa poikkeuksellisissa tapauksissa, he voivat olla aktiivisia jopa huoneenlämmössä, tai jopa kryogeenisen lämpötiloissa.,

Polyatomic gasesEdit

määritä kaikki mahdollisia tapoja äärettömän syrjäyttää n atomien polyatomic kaasu-molekyyli on lineaarinen tilaa ulottuvuuden 3n, koska kukin atomi voi olla itsenäisesti siirtymään kunkin kolmen ortogonaalisen akselin suuntiin. Kuitenkin, jotkut nämä kolme ulottuvuutta ovat vain käännös molekyyli, jonka äärettömän pieni siirtymä vektori, ja toiset ovat vain jäykkä kääntää se äärettömän pieni kulma noin akselin. Toiset taas voivat vastata molekyylin kahden osan suhteellista kiertoa yhdestä sidoksesta, joka yhdistää ne toisiinsa.,

riippumattomat muodonmuutostilat—lineaarisesti riippumattomat tavat muuttaa molekyyliä, jotka rasittavat sen sidoksia—ovat vain tämän avaruuden jäljellä olevat mitat. Kuten tapauksessa diatomic molekyylejä, jokainen näistä muodonmuutos tilat lasketaan kaksi värähtelyn vapausasteita energian varastointi tarkoituksiin: yksi potentiaalinen energia varastoidaan kireät joukkovelkakirjoja, ja yksi ylimääräinen liike-energia atomien, koska ne värähtelevät noin loput kokoonpano-molekyylin.,

erityisesti, jos molekyyli on lineaarinen (kaikki atomit on suora viiva), se on vain kaksi ei-triviaali kierto tilaa, koska kierto oman akselinsa ei ole syrjäyttää minkä tahansa atomin. Siksi sillä on 3N-5 varsinaista muodonmuutostilaa. Vapausasteiden energiavarastojen määrä on tällöin f = 3 + 2 + 2(3n-5) = 6n − 5.

esimerkiksi, lineaarinen typpioksiduuli molekyyli N≡N=O (n = 3) on 3n − 5 = 4 riippumaton infintesimal muodonmuutos tilaa. Kaksi niistä voidaan kuvata venyttämällä toinen sidoksista, kun taas toinen säilyttää normaalin pituutensa., Kaksi muuta voidaan tunnistaa, joka molekyylin mutkia keski atom, kaksi suuntaa, jotka ovat kohtisuorassa sen akselin. Kussakin moodissa pitäisi olettaa, että atomit joutuvat siirtymään niin, että massan keskus pysyy paikallaan eikä pyörimistä ole. Molekyylin sitten on f = 6n − 5 = 13 yhteensä energia-tallentamiseen vapausasteet (3 translaatio -, 2 rotaatio, 8 värähtelyjen). Riittävän korkeassa lämpötilassa sen moolilämpökapasiteetin pitäisi silloin olla cP, m = 7,5 R = 62,63 J⋅K−1⋅mol−1. Sillä syaanibromidia N≡C−C≡N ja asetyleeni H−C≡C−H (n = 4) sama analyysi saadaan f = 19 ja ennustaa, cP,m = 10.,5 R = 87.3 J⋅K−1⋅mol−1.

molekyyli, jossa n atomia, joka on jäykkä ja lineaarinen, on 3 käännös liikennemuotojen ja 3 ei-triviaali kierto tilaa, joten vain 3n − 6 muodonmuutos tilaa. Se on siis f = 3 + 3 + 2(3n − 6) = 6n − 6 energiaa imevää vapausasteet (yksi vähemmän kuin lineaarinen molekyyli, jolla on sama atom lasketa). Vesi H
2O (n = 3) on taivutettu sen ei-kireät valtion, sen vuoksi on ennustettu, on f = 12 vapausastetta. Metaani CH
4 (n = 5) on kolmiulotteisessa, ja kaava ennustaa f = 24.,

Etaania H
3C−CH
3 (n = 8) on 4 astetta pyörivä vapaus: kaksi akselia, jotka ovat kohtisuorassa keski-side, ja kaksi enemmän, koska jokainen metyyli-ryhmä voi kiertää itsenäisesti siitä, että bond, jossa vähäinen vastus. Siksi, määrä riippumattomia muodonmuutos tilat on 3n − 7, joka antaa f = 3 + 4 + 2(3n − 7) = 6n − 7 = 41.,miten kokeellinen molaarinen lämpöä valmiuksia vakiopaineessa cP,m edellä polyatomic kaasut vakiolämpötilassa (25 °C = 298 K), 500 °C, ja 5000 °C, ja näennäinen vapausasteiden lukumäärä f* arvioitu kaavalla f* = 2cP,m/R − 2:

(*) Klo 3000C

Erityiset lämpöä solidsEdit

– Tärkeimmät artikkelit: Einstein kiinteä, Debye malli, ja Kineettinen teoria kiintoaineen

dimensioton lämmitysteho jaetaan kolmella, lämpötilan funktiona kuten ennusti Debye malli ja Einstein on aikaisempi malli., Vaaka-akseli on lämpötila jaettuna Debyen lämpötilalla. Huomaa, että dimensioton lämpökapasiteetti on odotetusti nolla absoluuttisessa nollassa ja nousee kolmen arvoon lämpötilan muuttuessa paljon Debyen lämpötilaa suuremmaksi. Punainen viiva vastaa klassisen raja Dulong–Petit laki

useimmissa kiintoaineen (mutta ei kaikki), molekyylit on kiinteä tarkoita, sijainti ja suunta, ja siksi vain vapausasteet ovat saatavilla värähtelyt atomeja., Näin ominaislämpö on verrannollinen atomien (ei molekyylien) määrään massayksikköä kohti, mikä on Dulong–Petit-laki. Muut osuudet voivat olla peräisin kiintoaineiden magneettisista vapausasteista, mutta niillä on harvoin merkittäviä vaikutuksia. ja electronicSince jokainen atomi kiinteän edistää yksi riippumaton tärinä-tilassa, vapausasteiden lukumäärä n-atomeja on 6n. Siksi, lämpökapasiteetti näyte kiinteä aine odotetaan olevan 3RNa, tai (24.94 J/K)Na, jossa Na on moolimäärä atomien näyte, ei molekyylejä., Sanoi toinen tapa, atomi-molaarinen lämpökapasiteetti kiinteä aine odotetaan olevan 3R = 24.94 J⋅K−1⋅mol−1, missä ”amol” tarkoittaa määrä on kiinteä, joka sisältää Avogadron määrä atomeja.

tästä seuraa, että molekyylien kiinteiden aineiden lämpökapasiteetti moolia molekyylit on yleensä lähellä 3nR, missä n on atomien lukumäärä per molekyyli.

Näin ollen n atomien vankka olisi periaatteessa tallentaa kaksi kertaa niin paljon energiaa kuin n atomien yksiatomista kaasua., Yksi tapa katsoa tämä tulos on tarkkailla, että monoatomic kaasu voi vain varastoida energiaa kuin liike-energiaa, että atomit, kun taas kiinteä, se voidaan tallentaa myös potentiaalienergia joukkovelkakirjojen kuormittaneet tärinää. Polyatomikaasun atomimolaarilämpökapasiteetti lähestyy kiinteää, kun atomien lukumäärä molekyyliä kohti kasvaa.

Kuten tapauksessa f-kaasut, jotkut värinätiloja on ”savustetaan ulos” alhaisissa lämpötiloissa, erityisesti kiintoaineen kevyt ja tiukasti sidoksissa atomit, jolloin atomi-molaarinen lämpökapasiteetti olla vähemmän kuin tämä teoreettinen raja., Todellakin, atomi-molaarinen (tai tiettyihin) lämpökapasiteetti kiinteä aine pyrkii kohti nollaa, kun lämpötila lähestyy absoluuttista nollapistettä.

Dulong–Petit lawEdit

Kuten ennusti edellä analyysi, lämpökapasiteetti moolia atomien sijaan moolia molekyylejä, on todettu olevan huomattavan jatkuva kaikkien kiinteiden aineiden korkeissa lämpötiloissa. Tämä suhde huomattiin empiirisesti vuonna 1819, ja sitä kutsutaan Dulong–Petit-laiksi sen kahden löytäjän mukaan. Tämä löytö oli tärkeä argumentti aineen atomiteorian tueksi.,

Todellakin, kiinteät metalliset alkuaineet huoneenlämmössä, atom-molaarinen lämpöä kapasiteetit vaihtelevat noin 2,8 T 3,4 R. Suuria poikkeuksia alapäässä liittyy kiintoaines, joka koostuu suhteellisen low-massa, tiukasti sitoutuneet atomit, kuten beryllium (2.0 T, vain 66% teoreettisesta arvosta) ja diamond (0.735 R, vain 24%). Nämä olosuhteet merkitsevät suurempaa kvanttivibraatioenergiaväliä, joten monet värähtelytilat ”jäädytetään” huoneenlämmössä. Vettä jään lähellä sulamispiste, liian, on poikkeuksellisen alhainen lämpökapasiteetti per atomi (1.5 T, vain 50% teoreettisesta arvosta).,

korkean mahdollista lämpöä valmiuksia, heat kapasiteetti voi ylittää R vaatimattomia määriä, koska rahoitusosuudet anharmonic tärinää kiintoaineita, ja joskus vaatimaton panos johtuminen elektronit metalleja. Nämä eivät ole Einstein-tai Debye-teorioissa käsiteltyjä vapausasteita.

ominaislämpö kiinteiden elementsEdit

Koska suurin tiheys vankka kemiallinen elementti liittyy vahvasti sen moolimassa, on olemassa havaittavissa käänteinen korrelaatio kiinteä tiheys ja sen ominaislämpö kapasiteetti per-massan perusteella., Tämä johtuu useimpien alkuaineiden atomien hyvin likimääräisestä taipumuksesta olla suunnilleen samankokoisia huolimatta paljon laajemmista tiheyden ja atomipainon vaihteluista. Nämä kaksi tekijää (pysyvyys atomien määrä ja pysyvyys myyrä-ominaislämpö kapasiteetti) tulos hyvä korrelaatio määrä tahansa kiinteä alkuaine ja sen koko lämpökapasiteetti.

Toinen tapa, jossa tämä, on, että määrä-ominaislämpö kapasiteetti (tilavuuden lämpökapasiteetti) kiinteiden elementtien on suunnilleen vakio., Kiinteiden alkuaineiden moolimäärä on hyvin karkeasti vakio, ja (vielä luotettavammin) niin on myös useimpien kiinteiden aineiden moolilämpökapasiteetti. Nämä kaksi tekijää määrittävät tilavuuden lämpökapasiteetin, joka irtotavarana voi olla silmiinpistävää johdonmukaisuutta. Esimerkiksi osa uraani on metalli, joka on tiheydeltään lähes 36 kertaa, että metalli litium, mutta uraania on ominaislämpö kapasiteetti tilavuuden perusteella (eli kohti tietyn määrän metalli) on vain 18% suurempi kuin litium on.,

kiinteiden alkuaineiden keskimääräinen atomimäärä ei kuitenkaan ole aivan vakio, joten poikkeamia tästä periaatteesta on. Esimerkiksi arseenilla, joka on vain 14,5% antimonia tiheämpi, on massaltaan lähes 59% tarkempi lämpökapasiteetti. Toisin sanoen; vaikka harkko arseeni on vain noin 17% suurempi kuin antimoni yksi sama massa, se imee noin 59% enemmän lämpöä tietyn lämpötilan nousu., Lämpökapasiteetti suhde kahden aineen seuraa tiiviisti suhdeluvut niiden molaarinen määrä (suhdeluvut numerot atomien sama määrä kunkin aineen); lähtöä korrelaatio yksinkertainen volyymit, tässä tapauksessa, johtuu kevyempi arseeni atomit ovat huomattavasti tiiviimmin pakattu kuin antimoni atomeja, sen sijaan samankokoisia. Toisin sanoen, samanlainen kokoinen atomien aiheuttaisi myyrä arseenin olevan 63% suurempi kuin myyrä antimonia, on vastaavasti pienempi tiheys, jolloin sen tilavuus tarkemmin peili sen lämpökapasiteetti käyttäytymistä.,

Vaikutus impuritiesEdit

Joskus pieni epäpuhtauksien pitoisuudet voivat suuresti vaikuttaa ominaislämpö, esimerkiksi puolijohtavalla ferromagneettisia seoksia.

Erityistä lämpöä liquidsEdit

yleinen teoria lämpökapasiteetti nesteitä ei ole vielä saavutettu, ja on edelleen aktiivinen tutkimusalue. Se oli pitkään ajatellut, että phonon teoria ei pysty selittämään, lämpökapasiteetti nesteitä, koska nesteet vain ylläpitää pituussuunnassa, mutta ei poikittainen fononeja, jotka kiintoaineen ovat vastuussa 2/3 lämpökapasiteetti., Kuitenkin, Brillouin sironta kokeiluja neutroneja ja X-säteiltä, vahvistaa intuitio Jakov Frenkel, on osoitettu, että poikittainen fononeja olemassa nesteitä, vaikkakin rajoitettu taajuuksia yli kynnyksen kutsutaan Frenkel taajuus. Koska suurin energia on näissä korkean taajuuden liikennemuotojen, yksinkertainen muutos Debye malli on riittävä, jotta saadaan hyvä lähentämisestä kokeellinen lämpöä valmiuksia yksinkertainen nesteitä.,

Koska korkea crystal sitovia energialähteet, vaikutukset värähtelevän tilassa jäädyttäminen on havaittu kiintoaineen useammin kuin nesteet: esimerkiksi lämpö-kapasiteetti nestemäinen vesi on kaksi kertaa, että jään lähes sama lämpötila, ja on taas lähellä 3R moolia atomien Dulong–Petit teoreettinen maksimi.

Amorfinen materiaaleja voidaan pitää nestettä lämpötiloissa yli lasittumislämpötila. Lasin siirtymälämpötilan alapuolella amorfiset materiaalit ovat kiinteässä (lasimaisessa) tilamuodossa., Ominaislämpö on ominaista katkoksia klo lasittumislämpötila, joka on aiheuttanut puuttuminen lasimainen tila suodattunut klustereita tehty rikki joukkovelkakirjoja (configurons), jotka ovat läsnä vain nestemäisenä. Edellä lasittumislämpötila suodattunut klustereita muodostettu rikki joukkovelkakirjoja, jotta enemmän floppy rakenne ja siksi suurempi vapaus atomic motion, joka johtaa korkeampi lämpökapasiteetti nesteitä., Alla lasittumislämpötila on n laajennettu klustereita rikki joukkovelkakirjoja ja lämpöä kapasiteetti on pienempi, koska solid-state (lasimainen) rakenne amorfinen materiaali on jäykempää.Katkoksia lämpökapasiteetti ovat tyypillisesti käytetään havaitsemaan lasittumislämpötila, jossa on alijäähtynyttä nestettä muuntuu lasi.

Vaikutus vedyn bondsEdit

Vetyä sisältäviä polaaristen molekyylien kuten etanolin, ammoniakin, ja vesi on tehokas, molekyylien välisten vetysidosten kun niiden nestemäisenä., Nämä sidokset tarjoavat toisen paikan, jossa lämpöä voidaan varastoida tärinän potentiaalienergiana, jopa verrattain alhaisissa lämpötiloissa. Vetysidokset huomioon se, että nestemäinen vesi myymälöissä lähes teoreettinen raja 3R moolia atomit, jopa suhteellisen alhaisissa lämpötiloissa (eli lähellä veden jäätymispisteen).

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *